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2013年1月16日 (水)

骨粗鬆症やがん転移に関与する分子モーターの回転の仕組みを解明

 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 千葉大学 大学院理学研究科の村田 武士
特任准教授(JST さきがけ研究者、
理化学研究所 客員研究員)らは、
たんぱく質ナノモーター注1)である
V型ATPaseの回転分子モーター部分
の詳細構造を世界で初めて解明しました。
 
 これにより、ATPのエネルギーが
回転運動に変換される仕組みの大枠が
原子レベルで明らかになりました。
 
 骨粗鬆症やがんなどの疾病に関与する
V型ATPaseを阻害する方法の予測
が可能となり、立体構造に基づいた治療薬
の創製に繋がるものと期待されます。
 
 本研究は文部科学省ターゲットタンパク
研究プログラム、
文部科学省 科学技術振興調整費、
JST 戦略的創造研究推進事業 さきがけ
などの支援を受け、東京理科大学 大学院
基礎工学研究科の山登 一郎 教授、
京都大学 大学院医学研究科の
岩田 想 教授、理化学研究所
生命分子システム基盤研究領域の横山 茂之
領域長らとの共同研究として行われました。
 
 本研究成果は、2013年1月13日
(英国時間)の英国科学雑誌
「Nature」のオンライン速報版で
公開されます。
 
 
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<研究の背景と経緯>
 V型ATPaseは、細菌からヒトまで
多くの生体膜中に存在し、ATPの
エネルギーを使って水素イオンを運ぶこと
で膜内外のpHを調整しています。
 
 V型ATPaseは骨の形成に関わる
破骨細胞やがん細胞の細胞膜にも存在して
おり、骨粗鬆症やがん細胞の増殖・転移に
関与していることが分かっています。
 
 そのため、V型ATPaseの
分子メカニズムを知ることは、これら疾病
の理解に繋がりますし、V型ATPase
の阻害剤は治療薬として期待されています。
 
 V型ATPaseは、親水性のV1部分
と膜内在性のVo部分から構成されて
います(図1)。
 触媒頭部(A3B3複合体)で
ATPが加水分解され、そのエネルギーを
使って軸部分が回転し、これに伴って
Vo部分で水素イオンが輸送されると
考えられていますが、詳細構造が不明
であったため詳しい仕組みは未解明
でした。
 
 当研究グループは、細菌(腸球菌)にも
ヒトV型ATPaseに良く似た酵素が
存在することを発見し、
その生化学的・構造生物学的研究を進めて
きました。
 
 最近、ヒトと腸球菌のV型ATPase
の回転軸(DF複合体)の詳細構造を
それぞれ明らかにしました。
 
 得られた構造は互いにそっくりで、
V型ATPaseの動作原理はヒト腸球菌
で酷似していることを明らかにしています。
 
 本研究では、V型ATPaseがATP
の化学エネルギーを物理的な回転エネルギー
に変換する仕組みを明らかにすることを
目的に、腸球菌V型ATPaseの
触媒部分及びV1複合体のX線結晶構造
解析注2)を試みました。
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 分子モーターの回転の仕組みね~
 すごい世界です。
 
 分子モーターの回転によって水素イオン
が輸送されるんですね。
 
 イオンを移動をさせるためには何かしらの
動力が必要ですから、その為に分子モーター
が活躍すると、なるほど。
 
 医療研究は既に、分子、遺伝子レベル
の世界の研究ということのようです。
 
 頑張ってください。
 解析のための機器も大規模なものが必要
となってくるのかな?

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